JP2000009032A

JP2000009032A - 電動圧縮機

Info

Publication number: JP2000009032A
Application number: JP10177438A
Authority: JP
Inventors: Kazuro Murakami; 和朗村上; Yoshiyuki Nakane; 芳之中根; Takayuki Imai; 崇行今井; Takashi Ban; 孝志伴; Hisaya Yokomachi; 尚也横町; Satoshi Yagi; 聖史八木; Takanori Okabe; 孝徳岡部; Kenji Takenaka; 健二竹中
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1998-06-24
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 2000-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】回転子自体が回転運動を往復運動へ変換する
機構として機能することにより、電動圧縮機の構造の簡
素化と小型化を図る。【解決手段】ピストン１０を有する圧縮機構部と、回
転子６１を有するモータ部とを備えた電動圧縮機であっ
て、回転子６１は、その回転子６１の回転運動をピスト
ン１０の往復直線運動に変換するためのカムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電動圧縮機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の電動圧縮機において、例えば、
図１２に示すような構造のものがある。これにおいて
は、モータハウジング１５０内に固定子１５５と回転子
１６１とが組み付けられてモータ部が構成されている。
モータハウジング１５０の一端側には斜板室を有する中
間ハウジング１４０が組み付けられ、その中間ハウジン
グ１４０の一端には、所要数のシリンダボア１０２を有
するシリンダブロック１０１が組み付けられている。前
記回転子１６１の中心部において回転子１６１と一体回
転可能に設けた回転軸１６０の一端部は中間ハウジング
１４０及びシリンダブロック１０１の中心部を貫通して
延出されている。この回転軸１６０の延長軸部１６０ａ
の先端部は、シリンダブロック１０１の蓋体１３０に対
しベアリング１５６によって回転可能に支持されてい
る。

【０００３】前記回転軸１６０の延長軸部１６０ａの軸
上には、中間ハウジング１４０の斜板室内において、斜
板部材１６４が組み付けられている。この斜板部材１６
４の斜板面１６５には、シュー押え手段１７１によって
保持された状態でシュー１７０が摺動可能に組み付けら
れいる。シュー１７０にはピストン１１０のピストン首
部１１２が球面嵌合によって結合されている。そして、
固定子１５５に駆動電流が流され、電磁力の作用によっ
て回転子１６１が回転すると、回転子１６１と共に斜板
部材１６４が回転する。前記回転子１６１の回転運動
は、斜板部材１６４の斜板面１６５によって往復直線運
動に変換されてピストン１１０に伝達される。これによ
って、ピストン１１０はシリンダボア１０２に対し往復
動されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
電動圧縮機においては、回転子１６１の回転運動を往復
直線運動に変換してピストン１１０に伝達させるため
に、中間ハウジング１４０の斜板室内において、回転軸
１６０の延長軸部１６０ａの軸上に対し、斜板部材１６
４を組み付けなければならない。このため、構造が複雑
化すると共に、電動圧縮機の全長も長くなるという問題
点があった。この発明の目的は、前記従来の問題点に鑑
み、斜板部材を固定子の回転軸に組み付ける必要性を解
消することで、構造を簡単化しかつ小型化を図ることが
できる電動圧縮機を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明に係る電動圧縮機は、ピストンを有
する圧縮機構部と、回転子を有するモータ部とを備えた
電動圧縮機であって、前記回転子は、その回転子の回転
運動を前記ピストンの往復直線運動に変換するためのカ
ムである。したがって、カムによってその回転子の回転
運動が往復直線運動に変換されて、ピストンに伝達され
てピストンが往復動される。このため、従来と異なり、
回転子自体が、回転子の回転運動を往復運動への変換機
構として機能するので、シリンダブロックとモータハウ
ジングとの間に中間ハウジングを配設し、その中間ハウ
ジングの斜板室内において、回転子の回転軸の延長軸部
に斜板部材を組み付けなくともよく、電動圧縮機の構造
を簡単にし小型化を達成することができる。

【０００６】また、請求項２の発明に係る電動圧縮機
は、請求項１に記載の電動圧縮機において、回転子の端
面には、カムとしての斜板面が形成されている。したが
って、回転子の一端面に対し斜板面を形成するという極
めて簡単な構造によって、回転子の回転運動を往復直線
運動に変換してピストンを往復動させることができる。

【０００７】請求項３の発明に係る電動圧縮機は、請求
項１に記載の電動圧縮機において、回転子の外周面に
は、カムとしての無端状のカム溝が形成されている。し
たがって、無端状のカム溝によってカムを構成するとい
う極めて簡単な構造によって、回転子の回転運動を往復
直線運動に変換してピストンを往復動させることができ
る。

【０００８】請求項４の発明に係る電動圧縮機は、請求
項１に記載の電動圧縮機において、回転子は、その中心
部に内孔を有し、その内孔の内周壁面には、カムとして
の無端状のカム溝が形成されている。したがって、回転
子を固定子から所要とする長さだけ延長して、その回転
子の延長された外周面にカム溝を形成する必要性を解消
することができ、回転子が軸方向に長くなることがな
い。

【０００９】請求項５の発明に係る電動圧縮機は、請求
項３又は４に記載の電動圧縮機において、無端状のカム
溝は、回転子の１回転に対しピストンを１往復動させる
ように設定されている。したがって、無端状のカム溝が
斜板面と略同様に機能する。

【００１０】請求項６の発明に係る電動圧縮機は、請求
項３又は４に記載の電動圧縮機において、無端状のカム
溝は、回転子の１回転に対しピストンを複数回往復動さ
せるように設定されている。したがって、回転子の１回
転に対しピストンを複数回往復動させることで、吐出容
量を増大させることが可能となる。

【００１１】請求項７の発明に係る電動圧縮機は、請求
項３又は４に記載の電動圧縮機において、無端状のカム
溝は、回転子の複数回の回転に対しピストンを１往復動
させるように設定されている。したがって、回転子の複
数回の回転に対しピストンを１往復動させることで、回
転子のトルクを小さく設定することが可能となり、その
回転子を有するモータ部の小型化において有効となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）この発明の実施
の形態１を図１にしたがって説明する。電動圧縮機を縦
断面で表した図１において、圧縮機のハウジングは、シ
リンダブロック１と、そのシリンダブロック１の一端側
（図１に向かって右側）に接合固定されたモータハウジ
ング５０と、シリンダブロック１の他端側（図１に向か
って左側）にバルブプレート２０を間に挟んで接合固定
された蓋体３０とを備えて構成されている。

【００１３】前記シリンダブロック１には、所要数（例
えば、４個）のシリンダボア２が貫設されている。これ
ら各シリンダボア２には、ピストン１０がそれぞれ往復
動可能に嵌挿されている。そして、各シリンダボア２内
にそれぞれピストン１０が嵌合され、シリンダボア２内
に圧縮室３が形成される。前記ピストン１０は、シリン
ダボア２に往復動可能に嵌挿される円筒状のピストン頭
部１１と、そのピストン頭部１１からモータハウジング
５０側に向けて突出されたピストン首部１２とを一体に
備えている。このピストン首部１２は、後述するシュー
７０に球面嵌合によって嵌込まれる。前記蓋体３０に
は、吸入室３１と吐出室３２とが区画形成されている。
吸入室３１は、バルブプレート２０の吸入孔２１を介し
て圧縮室３に連通されている。また、吐出室３２は、バ
ルブプレート２０の吐出孔２２を介して圧縮室３に連通
されている。

【００１４】前記モータハウジング５０内には、電動モ
ータ部の固定子５５が組み付けられ、その固定子５５の
中心孔には回転子６１が回転可能に嵌挿されている。回
転子６１の中心部には、その回転子６１と一体に回転可
能に回転軸６０が設けられている。前記回転軸６０の一
端部は、モータハウジング５０の端壁部５１に対し、ベ
アリング５６によって回転可能に支持されている。ま
た、回転子６１の他端部は、シリンダブロック１の中心
部を貫通して延出され、蓋体３０の中心部にベアリング
５７によって回転可能に支持されている。

【００１５】前記回転子６１には、その回転運動を往復
直線運動に変換して前記ピストン１０を往復動させるカ
ムが一体に形成されている。この実施の形態１におい
て、回転子６１の一端面（図１に向かって左端面）に対
し、カムとしての斜板面６５が回転子６１の軸線に対し
所要とする傾き角度をもって傾斜状に形成されている。
前記斜板面６５には、シュー押え手段７１によって押さ
えられた状態で、前記ピストン１０に対応するシュー７
０が摺動可能に組み付けられている。そして、シュー７
０には、ピストン１０のピストン首部１２が球面嵌合に
よって回動可能に嵌込まれて結合されている。

【００１６】この実施の形態１は上述したように構成さ
れる。したがって、固定子５５に駆動電流が流され、電
磁力の作用によって回転子６１が回転すると、その回転
子６１の回転運動が斜板面６５とシュー７０によって往
復直線運動に変換され、ピストン１０に伝達される。そ
して、ピストン１０はシリンダボア２に対し往復動され
る。前記ピストン１０の往復動に基づき、吸入室３１か
らバルブプレート２０の吸入孔２１を介してシリンダボ
ア２の圧縮室３に吸入された冷媒は圧縮室３内において
圧縮されてバルブプレート２０の吐出孔２２を介して吐
出室３２に吐出される。吐出室３２から外部冷媒回路に
流れた冷媒は、凝縮器、膨張弁及び蒸発器の順に流れ、
吸入室３１に還流する。また、冷媒としてはフロン冷媒
の他、二酸化炭素冷媒を使用することも可能である。

【００１７】前記したように、この実施の形態１の電動
圧縮機は、回転子６１の一端面に対し、カムとしての斜
板面６５が形成されており、回転子６１自体が、回転子
６１の回転運動をピストン１０の往復直線運動へ変換す
る機構として機能する。このため、従来と異なり、シリ
ンダブロック１とモータハウジング５０との間に中間ハ
ウジングを配設し、その中間ハウジングの斜板室内にお
いて、回転子の回転軸の延長軸部に斜板部材を組み付け
る必要性を解消することができる。この結果、部品点数
や組付工数が軽減されると共に、構造が極めて簡単とな
りかつ電動圧縮機の全長が短縮化され、小型で軽量の電
動圧縮機が得られる。

【００１８】（実施の形態２）次に、この発明の実施の
形態２を図２と図３にしたがって説明する。この実施の
形態２において、回転子６１の一端面の中心部には、そ
の回転子６１と一体に軸部６１ａが形成されている。こ
の軸部６１ａは、モータハウジング５０の端壁部５１に
対し、ベアリング５６によって回転可能に支持されてい
る。一方、回転子６１の他端面にはカムとしての斜板面
６５が形成され、その回転子６１の他端部寄り外周面が
シリンダブロック１の一端側（図２に向かって右側）に
延出されたスカート部に対しベアリング５８によって回
転可能に支持されている。また、シュー押え手段７１を
構成するシュー押えプレート７２と、その保持部材７３
のうち、保持部材７３は、回転子６１の斜板面６５の周
壁部端面に対しリング状に形成されて固定されている。
そして、この保持部材７３によってシュー押えプレート
７２が保持され、シュー７０が斜板面６５に対し摺動可
能に支持されている。

【００１９】この実施の形態２のその他の構成は、前記
実施の形態１と同様に構成されるため同一構成部分に対
し同一符号を付記してその説明は省略する。したがっ
て、この実施の形態２に係る電動圧縮機においても、回
転子６１の一端面に対し、カムとしての斜板面６５が形
成されており、回転子６１自体が、回転子６１の回転運
動をピストン１０の往復直線運動へ変換する機構として
機能するため、従来と異なり、部品点数や組付工数が軽
減されると共に、構造が極めて簡単となりかつ電動圧縮
機の全長が短縮化され、小型で軽量の電動圧縮機が得ら
れる。

【００２０】また、この実施の形態２において、回転子
６１の他端部寄り外周面がベアリング５８によってシリ
ンダブロック１のスカート部に回転可能に支持されてい
る。このため、回転子６１の斜板面６５の中心部に対し
シリンダブロック１を貫通する軸を形成する必要性が解
消される。このことから、図３の（Ａ）に示すように、
シリンダブロック１には中心部に対する軸孔を考慮する
ことなく複数のシリンダボア２を配設することができ
る。すなわち、図３の（Ｂ）に示すように、シリンダブ
ロック１の中心部に対し軸孔５が貫設され、その軸孔５
に干渉することがないように、軸孔５の周囲に、例えば
４つのシリンダボア２を貫設すると、そのシリンダブロ
ック１の外径が大きくなる。これに対し、この実施の形
態２においては、図３の（Ａ）に示すように、シリンダ
ブロック１に対し、軸孔を考慮することなく４つのシリ
ンダボア２を接近して配設することが可能となる。この
結果、シリンダブロック１の外径を小さくして小型化を
図ることが可能となる。

【００２１】（実施の形態３）次に、この発明の実施の
形態３を図４と図５にしたがって説明する。この実施の
形態３において、回転子６１の中心部に設けられた回転
軸６０の一端部は、モータハウジング５０の端壁部５１
に対し、ベアリング５６によって回転可能に支持されて
いる。また、回転軸６０の他端部は、シリンダブロック
１の中心部にベアリング５８によって回転可能に支持さ
れている。前記回転子６１の他端部寄り外周面にはカム
としての無端状のカム溝６５１が凹設されている。

【００２２】この実施の形態３において、回転子６１の
１回転に対しピストン１０が所要とするストロークにお
いて１往復動されるように、回転子６１の外周面に略楕
円環状をなしてカム溝６５１が凹設されている（図５参
照）。一方、ピストン１０のピストン首部１２の端部に
は、前記カム溝６５１に沿って摺動案内されるカムフォ
ロア１３が設けられている。この実施の形態３のその他
の構成は、前記実施の形態１と同様に構成されるため同
一構成部分に対し同一符号を付記してその説明は省略す
る。

【００２３】したがって、この実施の形態３に係る電動
圧縮機においては、固定子５５に駆動電流が流され、電
磁力の作用によって回転子６１が回転すると、その回転
子６１の回転運動がカム溝６５１とカムフォロア１３に
よって往復直線運動に変換され、ピストン１０に伝達さ
れる。そして、ピストン１０はシリンダボア２に対し往
復動される。このため、カム溝６５１が斜板面と略同様
に機能する。

【００２４】前記したように、この実施の形態３の電動
圧縮機は、回転子６１の外周面に対し、カムとしてのカ
ム溝６５１が形成されており、回転子６１自体が、回転
子６１の回転運動をピストン１０の往復直線運動へ変換
する機構として機能する。このため、この実施の形態３
においても、従来と異なり、シリンダブロック１とモー
タハウジング５０との間に中間ハウジングを配設し、そ
の中間ハウジングの斜板室内において、回転子の回転軸
の延長軸部に斜板部材を組み付ける必要性が解消され
る。この結果、部品点数や組付工数が軽減されると共
に、構造が極めて簡単となりかつ電動圧縮機の全長が短
縮化され、小型で軽量の電動圧縮機が得られる。

【００２５】なお、図６〜図８に示すように、回転子６
１の外周面に対するカム溝６５１の形状を変更すること
で、ピストン１０を増速して往復動させたり、あるいは
減速して往復動させることが可能となる。例えば、図６
に示すように、回転子６１の外周面に対し、２つの山と
谷を交互にもつ側面透視形状が略８の字にカム溝６５２
が凹設されることで、回転子６１の１回転に対しピスト
ン１０が所要とするストロークにおいて２往復動させる
ことができる。また、図７に示すように、回転子６１の
外周面に対し、１つの溝交差部をもつ螺旋環状にカム溝
６５３が凹設されることで、回転子６１の２回転に対し
ピストン１０が所要とするストロークにおいて１往復動
させることができる。また、図８に示すように、回転子
６１の外周面に対し、３つの溝交差部をもつ螺旋環状に
カム溝６５４が凹設されることで、回転子６１の４回転
に対しピストン１０が所要とするストロークにおいて１
往復動させることができる。

【００２６】回転子６１の外周面に対し、溝交差部をも
ってカム溝が凹設される場合、図９と図１０に示すよう
に、カム溝６５５、６５６は回転子６１の外周面に２
条、平行して凹設され、ピストン１０のピストン首部１
２のカムフォロア１３５は、前記２条のカム溝６５５、
６５６の前後部、計４個の球体１３８を備えることが望
ましい。このように、カムフォロア１３５が２条のカム
溝６５５、６５６の前後部、計４個の球体１３８を備え
ることで、カム溝６５５、６５６の溝交差部において
も、カムフォロア１３５はカム溝６５５、６５６に沿っ
て安定よくかつ確実に移動案内される。このため、回転
子６１の回転運動が確実に往復直線運動に変換されてピ
ストン１０に伝達される。

【００２７】図７又は図８又は図９に示すように、回転
子６１の複数回の回転（例えば、２回転、４回転・・）
に対し、ピストン１０を１往復動させて減速させること
で、固定子５５と回転子６１によるモータ部のトルクを
小さく設定することが可能となり、そのモータ部の小型
化において有効となる。

【００２８】（実施の形態４）次に、この発明の実施の
形態４を図１１にしたがって説明する。この実施の形態
４において、回転子６１の一端面の中心部には、その回
転子６１と一体に軸部６１ａが形成されている。この軸
部６１ａは、モータハウジング５０の端壁部５１に対
し、ベアリング５６によって回転可能に支持されてい
る。また、回転子６１の他端部寄り外周面は、シリンダ
ブロック１にベアリング５８によって回転可能に支持さ
れている。

【００２９】前記回転子６１の中心部には、その他端側
に開口する内孔６２が形成されている。この回転子６１
の内孔６２の内周壁面には、カムとしての無端状のカム
溝６５７が形成されている。一方、ピストン１０のピス
トン首部１２の端部には、前記カム溝６５７に沿って摺
動案内されるカムフォロア１３９が設けられている。ま
た、前記カム溝６５７は、前記実施の形態３と略同様に
して、回転子６１の１回転に対しピストン１０を１往復
動させるように設定されたり、回転子６１の１回転に対
しピストン１０を複数回往復動させるように設定された
り、回転子６１の複数回の回転に対しピストン１０を１
往復動させるように設定される。この実施の形態４のそ
の他の構成は、前記実施の形態３と同様に構成されるた
め同一構成部分に対し同一符号を付記してその説明は省
略する。

【００３０】したがって、この実施の形態４において
も、回転子６１自体が、回転子６１の回転運動をピスト
ン１０の往復直線運動へ変換する機構として機能するた
め、回転子６１の回転軸の延長軸部に斜板部材を組み付
ける必要性が解消され、部品点数や組付工数が軽減され
ると共に、構造が極めて簡単となりかつ電動圧縮機の全
長が短縮化され、小型で軽量の電動圧縮機が得られる。
さらに、回転子６１の内孔６２の内周壁面に対し、カム
としての無端状のカム溝６５７が形成されることで、回
転子６１を固定子５５から所要とする長さだけ延長し
て、その回転子６１の延長された外周面にカム溝を形成
する必要性を解消することができ、回転子６１が軸方向
に長くなることがない。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
回転子自体が、回転子の回転運動をピストンの往復直線
運動へ変換する機構として機能するため、従来と異な
り、シリンダブロックとモータハウジングとの間に中間
ハウジングを配設し、その中間ハウジングの斜板室内に
おいて、回転子の回転軸の延長軸部に斜板部材を組み付
ける必要性が解消される。この結果、部品点数や組付工
数を軽減することができると共に、構造が極めて簡単と
なりかつ電動圧縮機の全長を短縮化することができるた
め、小型で軽量の電動圧縮機が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１の電動圧縮機を示す縦
断面図である。

【図２】この発明の実施の形態２の電動圧縮機を示す縦
断面図である。

【図３】同じくシリンダブロックに対し、軸孔を考慮す
ることなく４つのシリンダボアが接近して配設された状
態のものと、シリンダブロック中心部の軸孔の周囲に４
つのシリンダボアが貫設された状態のものとを比較して
示す説明図である。

【図４】この発明の実施の形態３の電動圧縮機を示す縦
断面図である。

【図５】同じく回転子外周面のカム溝を示す説明図であ
る。

【図６】同じく回転子外周面の２増速のカム溝を示す説
明図である。

【図７】同じく回転子外周面の２分の１減速のカム溝を
示す説明図である。

【図８】同じく回転子外周面の４分の１減速のカム溝を
示す説明図である。

【図９】同じく回転子外周面の４分の１減速のカム溝が
２条平行に形成された状態を示す説明図である。

【図１０】同じくカムフォロアを示す説明図である。

【図１１】この発明の実施の形態４の電動圧縮機を示す
縦断面図である。

【図１２】従来の電動圧縮機を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１シリンダブロック２シリンダボア５０モータハウジング５５固定子６０回転軸６５斜板面（カム）６５１カム溝（カム）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者今井崇行愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内 (72)発明者伴孝志愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内 (72)発明者横町尚也愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内 (72)発明者八木聖史愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内 (72)発明者岡部孝徳愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内 (72)発明者竹中健二愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内Ｆターム(参考） 3H003 AA03 AC03 CB07 CD03 3H076 AA06 BB38 BB41 CC07 CC19 CC28 CC31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピストンを有する圧縮機構部と、回転子
を有するモータ部とを備えた電動圧縮機であって、前記回転子は、その回転子の回転運動を前記ピストンの
往復直線運動に変換するためのカムである電動圧縮機。
【請求項２】請求項１に記載の電動圧縮機において、
回転子の端面には、カムとしての斜板面が形成されてい
る電動圧縮機。
【請求項３】請求項１に記載の電動圧縮機において、
回転子の外周面には、カムとしての無端状のカム溝が形
成されている電動圧縮機。
【請求項４】請求項１に記載の電動圧縮機において、
回転子は、その中心部に内孔を有し、その内孔の内周壁
面には、カムとしての無端状のカム溝が形成されている
電動圧縮機。
【請求項５】請求項３又は４に記載の電動圧縮機にお
いて、無端状のカム溝は、回転子の１回転に対しピスト
ンを１往復動させるように設定されている電動圧縮機。
【請求項６】請求項３又は４に記載の電動圧縮機にお
いて、無端状のカム溝は、回転子の１回転に対しピスト
ンを複数回往復動させるように設定されている電動圧縮
機。
【請求項７】請求項３又は４に記載の電動圧縮機にお
いて、無端状のカム溝は、回転子の複数回の回転に対し
ピストンを１往復動させるように設定されている電動圧
縮機。